(57)【要約】【課題】  電気系のバス電圧の安定化とともに、燃費改善を効果的に図ること。【解決手段】  各電力供給元の定常的に供給可能な最大供給電力、過渡最大供給電力及び過渡最小供給電力を算出し（Ｓ２０１）、各電力供給元の供給電力に対する電力コスト、電気負荷必要電力、充電要求電力を算出し（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）、各電力供給元からの供給電力の合計値が電気負荷要求電力と充電要求電力の合計電力と等しく、さらに、各電力供給元の供給電力がその電力供給元の最大供給電力を超えないことを条件として、電力供給に伴う電力コストである燃料消費率が最小となる電力供給元の組み合わせを求めることで配分電力を決定し（Ｓ２１０）、各電力供給元の過渡応答を考慮して、各電力供給元の配分電力が過渡最小供給電力以上で過渡最大供給電力以下になるように配分電力を補正する（Ｓ２１１）。【選択図】        図２
2006166639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力供給元からの供給電力を電気負荷に給電する電気系の電源制御装置であって、
前記各電力供給元の供給電力に対する、単位電力当りのコストである電力コストの変動を加味して、前記電気系全体の電力コストが最小となるように前記各電力供給元への配分電力を決定する配分決定手段を備えることを特徴とする電気系の電源制御装置。
【請求項２】
前記複数の電力供給元から全体として前記電気系へ供給する必要がある電力を示す需要電力を取得する需要電力取得手段と、
前記各電力供給元から供給可能な電力を示す最大供給電力、及び前記各電力供給元の供給電力に対する、単位電力当りのコストである電力コストの情報を算出する電力情報算出手段と、を備え、
前記配分決定手段は、前記各電力供給元の供給電力を合計した合計電力が前記需要電力と等しく、さらに、前記各電力供給元の供給電力がその電力供給元の最大供給電力を超えないことを条件として、前記電気系全体の電力コストが最小となる前記各電力供給元への配分電力を決定することを特徴とする請求項１記載の電気系の電源制御装置。
【請求項３】
前記電気系は、蓄電手段を含むものであって、
前記電気負荷の必要電力である電気負荷必要電力を取得する必要電力取得手段と、
前記蓄電手段の充電要求電力を取得する充電要求電力取得手段と、を備え、
前記需要電力取得手段は、前記電気負荷必要電力と前記充電要求電力との和を需要電力として取得することを特徴とする請求項２記載の電気系の電源制御装置。
【請求項４】
前記充電要求電力取得手段は、
前記蓄電手段の残容量に基づいて前記蓄電手段を充電する際の目標コストを設定する目標コスト設定手段を備え、
前記目標コスト、前記蓄電手段を除く前記各電力供給元の電力コスト、前記蓄電手段の最大充電電力、及び前記電気負荷必要電力に基づいて、前記目標コスト以下で出力できる前記各電力供給元の最大の電力から前記電気負荷必要電力を減じた電力を充電要求電力とすることを特徴とする請求項３記載の電気系の電源制御装置。
【請求項５】
前記目標コスト設定手段は、
前記蓄電手段の残容量が少ないほど前記目標コストを大きく設定し、
前記蓄電手段の残容量が多いほど前記目標コストを小さく設定することを特徴とする請求項４記載の電気系の電源制御装置。
【請求項６】
前記目標コスト設定手段は、前記電気負荷必要電力が大きいほど前記目標コストを大きく設定することを特徴とする請求項４又は５記載の電気系の電源制御装置。
【請求項７】
前記複数の電力供給元のうち、少なくとも１つの電力供給元は、パワー源からのパワーを電力に変換する電力変換器を有し、
前記電力情報算出手段は、前記電力変換器を有する前記電力供給元の最大供給電力について、その電力供給元のパワー源から電力変換の為に利用可能なパワーに関する情報に基づいて算出することを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の電気系の電源制御装置。
【請求項８】
前記電力情報算出手段は、前記電力変換器の性能を加味して、前記電力変換器を有する前記電力供給元の最大供給電力を算出することを特徴とする請求項７記載の電気系の電源制御装置。
【請求項９】
前記電力情報算出手段は、前記各電力供給元から定常的に供給可能な最大供給電力を算出するとともに、その電力供給元から所定時間後に供給可能な過渡供給電力を算出し、
前記配分決定手段は、前記最大供給電力、及び前記過渡供給電力に基づいて前記電力供給元への配分電力を決定することを特徴とする請求項２〜８の何れか１項に記載の電気系の電源制御装置。
【請求項１０】
前記電力情報算出手段は、前記過渡供給電力の上限値、及び下限値を示す過渡最大供給電力、及び過渡最小供給電力を算出し、
前記配分決定手段は、前記電力供給元の配分電力がその電力供給元における過渡最小供給電力以上で過渡最大供給電力以下となるように補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項９記載の電気系の電源制御装置。
【請求項１１】
前記電力情報算出手段は、前記電力変換器、及び該電力変換器を制御する制御装置からなるシステムのシステムモデルに前記パワーに関する情報を入力して、前記電力変換器を有する前記電力供給元の最大供給電力を算出する最大供給電力算出手段を備えることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の電気系の電源制御装置。
【請求項１２】
前記システムモデルの逆モデルに前記配分決定手段によって決定された配分電力を示す給電指令量を入力して、前記電力変換器への最終指令値を算出する最終指令値算出手段を備えることを特徴とする請求項１１記載の電気系の電源制御装置。
【請求項１３】
前記最大供給電力算出手段、及び前記最終指令値算出手段は、前記パワー源の応答遅れ要素が組み込まれた前記システムモデル、及び前記逆モデルを用いて算出することを特徴とする請求項１２記載の電気系の電源制御装置。
【請求項１４】
パワー源からのパワーを電力に変換する電力変換器を有する電力供給元を備え、この電力供給元からの供給電力を電気負荷に給電する電気系の電源制御装置であって、
前記パワー源から電力変換の為に利用可能なパワーに関する情報に基づいて、前記電力供給元から供給可能な電力を示す最大供給電力の情報を算出する電力情報算出手段と、
前記最大供給電力から決定された給電指令量に基づいて、前記電力供給元への最終指令値を決定する最終指令値決定手段と、を備えることを特徴とする電気系の電源制御装置。
【請求項１５】
前記電力情報算出手段は、前記電力変換器の性能を加味して、前記最大供給電力を算出することを特徴とする請求項１４記載の電気系の電源制御装置。
【請求項１６】
前記電力情報算出手段は、前記電力供給元から定常的に供給可能な最大供給電力を算出するとともに、その電力供給元から所定時間後に供給可能な過渡供給電力を算出し、
前記最大供給電力、及び前記過渡供給電力に基づいて前記給電指令量を決定する給電指令量決定手段を備えることを特徴とする請求項１４又は１５記載の電気系の電源制御装置。
【請求項１７】
前記電力情報算出手段は、前記過渡供給電力の上限値、及び下限値と示す過渡最大供給電力、及び過渡最小供給電力を算出し、
前記給電指令量決定手段は、前記給電指令量が前記過渡最小供給電力以上で前記過渡最大供給電力以下となるように補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項１６記載の電気系の電源制御装置。
【請求項１８】
前記電力情報算出手段は、前記電力変換器、及び該電力変換器を制御する制御装置からなるシステムのシステムモデルに前記パワーに関する情報を入力して、前記最大供給電力を算出する最大供給電力算出手段を備えることを特徴とする請求項１４〜１７の何れか１項に記載の電気系の電源制御装置。
【請求項１９】
前記最終指令値決定手段は、前記システムモデルの逆モデルに前記給電指令量を入力して、前記電力変換器への最終指令値を算出する最終指令値算出手段を備えることを特徴とする請求項１８記載の電気系の電源制御装置。
【請求項２０】
前記最大供給電力算出手段、及び前記最終指令値算出手段は、前記パワー源の応答遅れ要素が組み込まれた前記システムモデル、及び前記逆モデルを用いて算出することを特徴とする請求項１９記載の電気系の電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気系の電源制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の電気系の電力コストを管理することにより、燃費改善の向上を図ることを目的とした車両用電気系の管理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示されている車両用電気系の管理方法は、例えば、エンジン発電や減速回生発電等の各電力エネルギー供給元の単位電力当りのコストである電力コストに関する情報を取得乃至算出し、これに基づいて電力エネルギー供給元の給電割合や電気負荷又はバッテリの受電割合を電力エネルギーコストが低減する方向に調整する。
【特許文献１】特開２００４−２６０９０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の管理方法では、電力コストの取り扱いが明確になっていない。例えば、電力コストは、供給電力の変化に伴って変動することが多いが、このような電力コストの変動を考慮していない。そのため、従来の管理方法では、電気系全体の平均電力コストが必ずしも最小とならない場合があり、燃費改善を効果的に図ることができない。
【０００４】
また、従来の管理方法では、各電力エネルギー供給元の特性（例えば、応答特性等）が考慮されていない。従って、例えば、電力需要量が急峻に変化するとき、発電指令に対する電力エネルギー供給元の応答性が悪い場合には、発電過多や発電過少となり、その結果、電気系のバス電圧が不安定な状態になる。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、電気系のバス電圧の安定化とともに、燃費改善を効果的に図ることができる電気系の電源制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の電気系の電源制御装置は、複数の電力供給元からの供給電力を電気負荷に給電する電気系の電源制御装置であって、
各電力供給元の供給電力に対する、単位電力当りのコストである電力コストの変動を加味して、電気系全体の電力コストが最小となるように各電力供給元への配分電力を決定する配分決定手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、電気系全体の電力コストが最小になるように各電力供給元の供給電力のバランスを調節することができる。その結果、燃費改善を効果的に図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の電気系の電源制御装置によれば、
複数の電力供給元から全体として電気系へ供給する必要がある電力を示す需要電力を取得する需要電力取得手段と、
各電力供給元から供給可能な電力を示す最大供給電力、及び各電力供給元の供給電力に対する、単位電力当りのコストである電力コストの情報を算出する電力情報算出手段と、を備え、
配分決定手段は、各電力供給元の供給電力を合計した合計電力が需要電力と等しく、さらに、各電力供給元の供給電力がその電力供給元の最大供給電力を超えないことを条件として、電気系全体の電力コストが最小となる各電力供給元への配分電力を決定することを特徴とする。これにより、より好適な燃費改善効果を得ることができる。
【０００９】
請求項３に記載の電気系の電源制御装置によれば、
電気系は、蓄電手段を含むものであって、
電気負荷の必要電力である電気負荷必要電力を取得する必要電力取得手段と、
蓄電手段の充電要求電力を取得する充電要求電力取得手段と、を備え、
需要電力取得手段は、電気負荷必要電力と充電要求電力との和を需要電力として取得することを特徴とする。
【００１０】
これにより、電気負荷必要電力と充電要求電力との和から需要電力を得ることができる。そして、配分決定手段において、この蓄電手段を含む電気系全体の電力コストが最小となる各電力供給元への配分電力を決定することで、バッテリ等の蓄電手段への充放電を加味して、より好適な燃費改善効果を得ることができる。
【００１１】
請求項４に記載の電気系の電源制御装置によれば、充電要求電力取得手段は、
蓄電手段の残容量に基づいて蓄電手段を充電する際の目標コストを設定する目標コスト設定手段を備え、
目標コスト、蓄電手段を除く各電力供給元の電力コスト、蓄電手段の最大充電電力、及び電気負荷必要電力に基づいて、目標コスト以下で出力できる各電力供給元の最大の電力から電気負荷必要電力を減じた電力を充電要求電力とすることを特徴とする。
【００１２】
これにより、充電要求電力は、蓄電手段の残容量に基づいて設定される目標コストによって管理することができる。なお、充電要求電力は、ゼロ「０」以上で最大供給電力以下とするものである。
【００１３】
請求項５に記載の電気系の電源制御装置によれば、目標コスト設定手段は、蓄電手段の残容量が少ないほど目標コストを大きく設定し、蓄電手段の残容量が多いほど目標コストを小さく設定することを特徴とする。これにより、蓄電量の不足（いわゆるバッテリ上がり）のリスクを回避しつつ、好適な燃費効果を得ることができる。
【００１４】
請求項６に記載の電気系の電源制御装置によれば、目標コスト設定手段は、電気負荷必要電力が大きいほど目標コストを大きく設定することを特徴とする。このように、電気負荷必要電力が大きいときには、目標コストを高めに設定することで、蓄電手段の蓄電量の減少を抑え、バッテリ上がりを防ぐことができる。
【００１５】
請求項７に記載の電気系の電源制御装置によれば、複数の電力供給元のうち、少なくとも１つの電力供給元は、パワー源からのパワーを電力に変換する電力変換器を有し、
電力情報算出手段は、電力変換器を有する電力供給元の最大供給電力について、その電力供給元のパワー源から電力変換の為に利用可能なパワーに関する情報に基づいて算出することを特徴とする。
【００１６】
このように、電力変換器を有する電力供給元の最大供給電力については、電力変換の為に利用可能なパワーに関する情報に基づいて算出する。これにより、例えば、車両の急加速中にエンジン発電の為にエンジントルクを利用したくない場合には、電力変換の為に利用可能なパワーを絞って、エンジンのトルク消費を抑えることができる。
【００１７】
請求項８に記載の電気系の電源制御装置によれば、電力情報算出手段は、電力変換器の性能を加味して、電力変換器を有する電力供給元の最大供給電力を算出することを特徴とする。このように、電力変換器の効率や電力変換最大量等の性能を加味することで、正確な最大供給電力を算出することができる。
【００１８】
請求項９に記載の電気系の電源制御装置によれば、電力情報算出手段は、各電力供給元から定常的に供給可能な最大供給電力を算出するとともに、その電力供給元から所定時間後に供給可能な過渡供給電力を算出し、
配分決定手段は、最大供給電力、及び過渡供給電力に基づいて電力供給元への配分電力を決定することを特徴とする。これにより、配分決定手段は、定常的に供給可能な最大供給電力を参照しながら、過度供給電力を考慮して、所定時間後に供給可能な配分電力を決定することができる。
【００１９】
請求項１０に記載の電気系の電源制御装置によれば、電力情報算出手段は、過渡供給電力の上限値、及び下限値と示す過渡最大供給電力、及び過渡最小供給電力を算出し、配分決定手段は、電力供給元の配分電力がその電力供給元における過渡最小供給電力以上で過渡最大供給電力以下となるように補正する補正手段を備えることを特徴とする。これにより、電力供給元の応答遅れによる電気系のバス電圧の一時的な電圧変動を抑制することができる。
【００２０】
請求項１１に記載の電気系の電源制御装置によれば、電力情報算出手段は、電力変換器、及び電力変換器を制御する制御装置からなるシステムのシステムモデルにパワーに関する情報を入力して、電力変換器を有する電力供給元の最大供給電力を算出する最大供給電力算出手段を備えることを特徴とする。これにより、電力変換器や制御装置の遅れを考慮して最大供給電力を算出することができる。
【００２１】
請求項１２に記載の電気系の電源制御装置によれば、システムモデルの逆モデルに配分決定手段によって決定された配分電力を示す給電指令量を入力して、電力変換器への最終指令値を算出する最終指令値算出手段を備えることを特徴とする。これにより、電力変換器への最終指令値を算出することができる。
【００２２】
請求項１３に記載の電気系の電源制御装置によれば、最大供給電力算出手段、及び最終指令値算出手段は、パワー源の応答遅れ要素が組み込まれたシステムモデル、及び逆モデルを用いて算出することを特徴とする。これにより、パワー源の応答遅れを考慮して最大供給電力が算出されるため、パワー源の応答遅れによるトルク不足を防止することができる。
【００２３】
請求項１４記載の電気系の電源制御装置は、パワー源からのパワーを電力に変換する電力変換器を有する電力供給元を備え、この電力供給元からの供給電力を電気負荷に給電する電気系の電源制御装置であって、
パワー源から電力変換の為に利用可能なパワーに関する情報に基づいて、電力供給元から供給可能な電力を示す最大供給電力の情報を算出する電力情報算出手段と、
最大供給電力から決定された給電指令量に基づいて、電力供給元への最終指令値を決定する最終指令値決定手段と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
このように、電力変換の為に利用可能なパワーに関する情報に基づいて最大供給電力を算出するため、例えば、車両の急加速中にエンジン発電の為にエンジントルクを利用したくない場合には、電力変換の為に利用可能なパワーを絞って、エンジンのトルク消費を抑えることができる。
【００２５】
請求項１５に記載の電気系の電源制御装置によれば、電力情報算出手段は、電力変換器の性能を加味して、最大供給電力を算出することを特徴とする。このように、電力変換器の効率や電力変換最大量等の性能を加味することで、正確な最大供給電力を算出することができる。
【００２６】
請求項１６に記載の電気系の電源制御装置によれば、電力情報算出手段は、電力供給元から定常的に供給可能な最大供給電力を算出するとともに、その電力供給元から所定時間後に供給可能な過渡供給電力を算出し、
最大供給電力、及び過渡供給電力に基づいて給電指令量を決定する給電指令量決定手段を備えることを特徴とする。これにより、定常的に供給可能な最大供給電力を参照しながら、過度供給電力を考慮して、所定時間後に供給可能な給電指令量を決定することができる。
【００２７】
請求項１７に記載の電気系の電源制御装置によれば、電力情報算出手段は、過渡供給電力の上限値、及び下限値と示す過渡最大供給電力、及び過渡最小供給電力を算出し、給電指令量決定手段は、給電指令量が過渡最小供給電力以上で過渡最大供給電力以下となるように補正する補正手段を備えることを特徴とする。これにより、電力供給元の応答遅れによる電気系のバス電圧の一時的な電圧変動を抑制することができる。
【００２８】
請求項１８に記載の電気系の電源制御装置によれば、電力情報算出手段は、電力変換器、及び電力変換器を制御する制御装置からなるシステムのシステムモデルにパワーに関する情報を入力して、最大供給電力を算出する最大供給電力算出手段を備えることを特徴とする。これにより、電力変換器や制御装置の遅れを考慮して最大供給電力を算出することができる。
【００２９】
請求項１９に記載の電気系の電源制御装置によれば、最終指令値決定手段は、システムモデルの逆モデルに給電指令量を入力して、電力変換器への最終指令値を算出する最終指令値算出手段を備えることを特徴とする。これにより、電力変換器への最終指令値を算出することができる。
【００３０】
請求項２０に記載の電気系の電源制御装置によれば、最大供給電力算出手段、及び最終指令値算出手段は、パワー源の応答遅れ要素が組み込まれたシステムモデル、及び逆モデルを用いて算出することを特徴とする。これにより、パワー源の応答遅れを考慮して最大供給電力が算出されるため、パワー源の応答遅れによるトルク不足を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の電気系の電源制御装置の実施態様について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、自動車における電気系の電源制御装置の適用例について説明するものであるが、自動車に限らず、鉄道車両、船舶、航空機等、エンジン等のパワー源を備える移動体の電気系においても適用可能である。
【００３２】
図１は、本実施形態における車両の電気系を示すブロック図である。エンジン１０１は、ベルト１０７によりオルタネータ等のエンジン発電機１０２に連結されている。エンジン発電機１０２は、電源線（電源バス）１０８を通じて、蓄電手段としてのバッテリ１０３および負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅに接続されている。
【００３３】
負荷制御手段１１０ａは負荷１１１ａ１〜１１１ａ３の給電制御を、負荷制御手段１１０ｂは負荷１１１ｂ１〜１１１ｂ３の給電制御を、負荷制御手段１１０ｅは負荷１１１ｅ１〜１１１ｅ３の給電制御を行う。これら負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅは、上記制御を行うのに必要な操作スイッチ（図示せず）やこの制御のための各種センサ（図示せず）を含んでおり、外部入力信号やこれらセンサの出力に応じて自己に属する負荷の出力制御又は断続を行う。
【００３４】
エンジン制御手段１０４は、エンジン１０１の制御を行うための制御装置であって、電源制御手段１０５と接続されており、エンジン１０１の種々の状態を検出するセンサ（図示せず）によって検出されたエンジン回転数等種々の情報を電源制御手段１０５に送信するとともに、電源制御手段１０５からの指令にしたがってエンジン１０１の出力を増減する。
【００３５】
廃熱回生器１１３は、エンジン１０１やエンジン１０１から排出される排気ガスの廃熱を動力に変換する装置である。廃熱発電機１１２は、廃熱回生器１１３によって変換された動力により発電し、その電力は電源バス１０８に出力される。
【００３６】
電源制御手段１０５は、エンジン発電機１０２、廃熱発電機１１２、バッテリ１０３、電源バス１０８などの状態を監視する。また、エンジン発電機１０２を制御するコントローラとしてのエンジン発電制御部、廃熱発電機１１２を制御するコントローラとしての廃熱発電制御部（何れも図示せず）を備えている。エンジン発電機１０２、及び廃熱発電機１１２の発電電力は、電源制御手段１０５からの指令により制御される。
【００３７】
電源制御手段１０５は、多重信号伝送線路１０６を通じて負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｂに接続されており、これら負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｂと多重通信により双方向に情報を授受する。
【００３８】
電源制御手段１０５にはバッテリ電流センサ１０７、温度センサ１１４、バッテリ電圧センサ（図示せず）が接続されており、バッテリ１０３の入出力電流、バッテリ温度、バッテリ電圧を受け取ってバッテリ１０３の状態（残容量）を監視する。
【００３９】
このように構成される本実施形態の車両の電気系では、電源バス１０８のバス電圧の安定化とともに、エンジン１０１の燃費改善を効果的に図るものである。以下、電源制御手段１０５によって実行される電力管理処理の動作について、図２に示すフローチャートの流れに従って説明する。なお、本実施形態において、電力供給元となるのは、エンジン発電機１０２（電力供給元α）、廃熱発電機１１２（電力供給元β）、及びバッテリ１０３（電力供給元γ）である。また、以下の電力管理処理は、所定時間（時間ステップ）毎に繰り返し実行される。
【００４０】
図２に示すステップ（以下、Ｓと記す）２０１では、各電力供給元の定常的に供給可能な最大供給電力、過渡最大供給電力及び過渡最小供給電力を算出する。過渡最大供給電力とは、各電力供給元の応答時間を考慮して次の時間ステップ（所定時間後）までに供給可能な最大供給電力を示す。また、同様に、過渡最小供給電力は、次の時間ステップまでに供給可能な最小供給電力を示す。
【００４１】
電力供給元α、βの最大供給電力は、エンジン発電機１０２や廃熱発電機１１２の最大供給電力、効率、パワー源となるエンジン１０１、廃熱回生器１１３から吸収可能な動力等によって決定される。この電力供給元α、βについての最大供給電力、過渡最大供給電力、及び過渡最小供給電力の算出方法については、後ほど詳しく説明する。電力供給元γの最大供給電力は、電源バス１０８のバス電圧を所定電圧以上に保持できる最大の放電電力として決定される。
【００４２】
Ｓ２０２では、各電力供給元の供給電力に対する電力コストを算出する。電力コストは、供給電力がゼロ（０）［ｋＷ］から各電力供給元の最大供給電力までの間で所定電力間隔毎に算出され、単位電力量当たりのエンジン１０１の燃料消費増加量［ｇ／ｋＷｈ］で与えられる。
【００４３】
例えば、電力供給元α（エンジン発電）の電力コストについては、現在のエンジン回転数における、エンジン発電機１０２によって発電された供給電力がｂ＿ｂａｓｅ[ｋＷ]であるときのエンジン１０１の燃料消費率をａ１[ｇ/ｋＷｈ]とし、エンジン発電機１０２によって発電された供給電力がｂ[ｋＷ]であるときの燃料消費率をａ２[ｇ/ｋＷｈ]とした場合、供給電力ｂ[ｋＷ]に対応する電力コストは次式で求められる。但し、（ｂ＝０）の時の電力コストはゼロ（０）である。
【００４４】
（数１）
電力供給元αの電力コスト［ｇ／ｋＷｈ］＝(ａ２×（ｂ＿ｂａｓｅ＋ｂ）−ａ１×ｂ＿ｂａｓｅ)／ｂ
電力供給元β（廃熱発電）については、エンジン１０１の廃熱を動力源としているため、エンジン１０１の燃料消費量の増加が生じないため、電力コストは常にゼロ（０）とする。また、電力供給元γ（バッテリ）については、バッテリ充電時における充電電力の電力コストの時間平均値を算出し、これを電力コストとする。なお、電力供給元γ（バッテリ）の電力コストは、供給電力によって変化しないものとする。
【００４５】
Ｓ２０３では、負荷のスイッチやその他動作状況により算出される電気負荷の総必要電力である電気負荷必要電力を算出する。Ｓ２０４では、バッテリ１０３の充電要求電力を算出する。この充電要求電力は、バッテリ電圧、入出力電流、温度等に決定されるバッテリ１０３の残容量等によって決定され、バッテリ１０３が所定の上限電圧を超えない最大入力電力以下とする。
【００４６】
この充電要求電力については、バッテリ１０３以外の電力供給元α、βの最大供給電力を合計した合計電力が電気負荷必要電力より小さい場合、バッテリ１０３は放電を余儀なくされるため、充電要求電力はゼロに設定される。この充電要求電力の算出方法については、後ほど詳しく説明する。
【００４７】
Ｓ２０５では、電気負荷要求電力が電力供給元α、β、γの最大供給電力の合計電力よりも大きいか否かを判定する。ここで、肯定判定される場合（電力不足）にはＳ２１３へ処理を移行し、否定判定される場合にはＳ２０８へ処理を進める。
【００４８】
Ｓ２１３では、電気負荷要求電力が上記合計電力以下となるように負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅへ指令することで電気負荷の消費電力を削減する、Ｓ２１４では、各電力供給元の最大供給電力を配分電力とする。
【００４９】
Ｓ２０８では、バッテリ１０３の充電要求電力がゼロ（０）以上であるか否かを判定する。ここで、充電要求電力がゼロ（０）以上の場合には、バッテリ１０３は、充電と同時に放電が不可能であるため、電力供給元γ（バッテリ）の最大供給電力をゼロ（０）とする。
【００５０】
Ｓ２１０では、各電力供給元の配分電力を決定する。この配分電力の決定方法について、図３を用いて説明する。各電力供給元の配分電力は、各電力供給元からの供給電力の合計値が電気負荷要求電力と充電要求電力（同図は充電要求電力＝０）の合計電力と等しく、さらに、各電力供給元の供給電力がその電力供給元の最大供給電力を超えないことを条件として、電力供給に伴う電力コストである燃料消費率が最小となる電力供給元の組み合わせを求めることで決定される。
【００５１】
同図に示すように、電力供給元α（エンジン発電）の電力コストは、供給電力に対する単位電力当たりの電力コストが変動するものであり、この変動を加味して各電力供給元の配分電力を決定している。そのため、電気系全体の電力コストが最小になるように各電力供給元の供給電力のバランスを調節することができる。その結果、燃費改善を効果的に図ることができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、供給電力に対する単位電力あたりの電力コストが変動する電力供給元は、電力供給元α（エンジン発電）のみであるが、このような電力供給元が複数ある場合も、同様に配分電力を求める。
【００５３】
Ｓ２１１では、各電力供給元の過渡応答を考慮し、各電力供給元の配分電力が過渡最小供給電力以上で過渡最大供給電力以下になるように補正を行う。図５（ａ）は、電力供給元αの配分電力が過渡最大供給電力よりも大きい場合を示している。このような場合、次の時間ステップまでに電力供給が追いつかず、結果として一時的な電力不足となり、電源バスのバス電圧が降下する可能性がある。
【００５４】
このような場合には、図５（ｂ）に示すように、電力供給元αの配分電力を過渡最大供給電力に設定し直すとともに、過渡最大供給電力以上の供給しきれない電力を一時的に電力供給元β、γへ割り振り、必要な電力が賄えるように、各電力供給元の配分電力を補正する。但し、電力供給元β、γ共に、その配分電力が過渡最小供給電力以上で過渡最大供給電力以下となるよう制限を加える。なお、この制限内で補正しきれない場合は、負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅにより、負荷電力を減少させるようにすればよい。
【００５５】
一方、図６（ａ）は、電力供給元αの配分電力が過渡最小供給電力より小さい場合を示している。このような場合、次の時間ステップまでに電力を減少させることができないため、結果として一時的に電力過剰となり、電源バスのバス電圧が上昇する可能性がある。
【００５６】
このような場合には、図６（ｂ）に示すように、電力供給元αの配分電力を過渡最小供給電力に設定し直すとともに、電力供給元βの配分電力を減らすように、配分電力を補正する。但し、給電元β、γ共に、その配分電力が過渡最小供給電力以上で過渡最大供給電力以下となるよう制限を加える。
【００５７】
なお、この制限内で補正しきれない場合には、先ず、未補正の過剰電力をバッテリ１０３に充電した場合に電源バスのバス電圧が規定値以上になるか否かを判定し、規定値以上にならない場合はバッテリ１０３に充電する。一方、規定値以上になる場合は、負荷制御手段１１０ａ〜１１０ｅにより、負荷電力を増加させるようにすればよい。
【００５８】
この図５、図６に示した具体例以外において、各電力供給元の配分電力が過渡最小供給電力以上で過渡最大供給電力以下とならない場合は、同様の方法で相互に補正をかけるようにする。これにより、電力供給元の応答遅れによる電気系のバス電圧の一時的な電圧変動を抑制することができる。
【００５９】
Ｓ２１２では、各電力供給元の配分電力を示す給電指令量を各電力供給元へ送信する。そして、次の時間ステップにおいて、Ｓ２０１へ処理を移行し、上述した処理を繰り返し行う。
【００６０】
（充電要求電力の算出方法）
図４を用いて、Ｓ２０４における充電要求電力の算出方法について説明する。バッテリ１０３の充放電は、電力コストが低い場合にバッテリ１０３に電力を蓄え、電力コストが高い場合に電力を放出することにより燃費の向上につながる。
【００６１】
図４に示すように、充電要求電力を算出する際の入力値としては、バッテリ残容量に基づいて設定される目標コスト、電力供給源γを除く（バッテリ１０３は同時に充放電ができないため）電力供給源α、βの電力コスト、バッテリ１０３の最大充電電力（バッテリ１０３が所定の上限電圧を超えない最大入力電力）、及び電気負荷必要電力である。
【００６２】
これらの入力値を元に、目標コスト以下で出力できる電力供給源α、βの最大の供給電力から、電気負荷必要電力を減じた電力を充電要求電力とする。但し、充電要求電力は、ゼロ（０）以上で最大充電電力以下とする。これにより、充電要求電力は、バッテリ１０３の残容量に基づいて設定される目標コストによって管理することができる。
【００６３】
目標コストとは、バッテリ１０３に充電する際の電力コストの目標を示すもので、目標コストマップに示すように、バッテリ残容量に基づき、バッテリ残量が多いほど小さく設定され、残量が少ないほど大きく設定される。
【００６４】
例えば、バッテリ残量が十分で目標コストがゼロの場合は、廃熱回生のような電力コストがゼロ（０）の電力以外は、バッテリ１０３を充電しないようにする。また、バッテリ残量が少なくなると、駐車中にバッテリ１０３が電気負荷電力を賄う際に電力不足とならないように、目標コストを徐々に大きくして、電力コストを発生してでも充電を行うようにする。
【００６５】
従って、バッテリ残量が十分な場合には目標コストを低く、低い電力コストが実現できる場合は、充電要求電力がゼロより大きくなり、図２のＳ２１０において、目標コストを満たす電力コストの電力が充電される。また、低い発電コストが実現できない場合は、充電要求電力がゼロとなり、バッテリ１０３が電力供給元のひとつとして扱われ、バッテリ１０３に蓄えた電気エネルギーが供給できるようになる。
【００６６】
一方、バッテリ残量が減っていくと目標コストが徐々に高くなるため、電力コストを発生しても充電を行うようになるが、目標コスト以下で実現できる最大限の電力で充電するようにするため、目標コストが比較的低い段階でバッテリ残量を回復することができる。これにより、バッテリ上がりのリスクを回避しつつ、好適な燃費効果を得ることができる。
【００６７】
（電力供給元α、βの最大供給電力、過渡最大／最小供給電力の算出方法）
電力供給元α、βの最大供給電力、過渡最大供給電力、及び過渡最小供給電力は、各電力供給元のパワー源（電力供給元αの場合はエンジントルク、電力供給元βの場合は熱量）から電力に変換するために利用可能なパワーに関する情報に基づいて算出する。
【００６８】
すなわち、図８に示すように、エンジン発電機１０２や廃熱発電機１１２等の電力変換器は、その電力の元となるパワー源から利用可能なパワーに関する情報（エンジントルクや熱量）をエンジン制御手段や廃熱回生器から取得する。このパワーに関する情報に基づいて、最大供給電力、過渡最大供給電力、及び過渡最小供給電力を算出して配分決定部へ送る。配分決定部では、図２に示した電力管理処理におけるＳ２０２〜Ｓ２１２を実行して、各電力変換器への配分電力を決定し、この配分電力を示す給電指令量を各電力変換器へ送信する。
【００６９】
このように、パワー源から電力変換（発電）の為に利用可能なパワーに関する情報に基づいて最大供給電力、過渡最大供給電力、及び過渡最小供給電力を算出するため、例えば、車両の急加速中にエンジン発電の為にエンジントルクを利用したくない場合には、電力変換の為に利用可能なパワーを絞って、エンジンのトルク消費を抑えることができる。
【００７０】
すなわち、上述した、従来の車両用電気系の管理方法では、エンジン発電による供給可能電力は、エンジンの現在回転数における最大供給可能量を設定するため、電力の要求があれば、その最大供給可能量の電力を発電する。このため、例えば、エンジン発電によるエンジンのトルク消費を抑えたいという場合、その要望に対応できない問題があったが、本実施形態のように、パワー源から電力変換（発電）の為に利用可能なパワーに関する情報に基づいて最大供給電力、過渡最大供給電力、及び過渡最小供給電力を算出することで、上記問題が解消される。
【００７１】
図９に、エンジン発電機の制御部の内部構成を示す。なお、廃熱発電機の制御部については、このエンジン発電機の制御部の内部構成と基本的な構成は同様であるため、その説明を省略する。
【００７２】
先ず、電力変換（発電）の為に利用可能なエンジントルクの情報を入力すると、１０５ａにおいて、エンジントルクにエンジン発電機１０２の回転数（Ｎ）を乗じて、利用可能なパワー情報を演算する。
【００７３】
１０５ｂでは、エンジン発電機１０２の電力変換最大量（回転数に依存する場合は、これも考慮して）で制限することで、電力変換（発電）可能なパワー量が決まる。そして、１０５ｃにおいて、このパワー量にエンジン発電機１０２の効率（η）を乗じて、発電（供給）可能な供給可能電力（ｘｎ＿ａｖ）を算出する。このように、電力変換器であるエンジン発電機１０２や廃熱発電機１１２の効率や電力変換最大量等の性能を加味することで、正確な供給可能電力を算出することができる。
【００７４】
なお、上述したように、図９では、利用可能トルクを入力しているが、この利用可能トルクの上・下限値（最大・最小値）を入力することで、供給電力(ｘｎ＿ａｖ)の上・下限値である最大（定常）供給電力と最小（定常）供給電力を得ることができる。
【００７５】
この供給可能電力(ｘｎ＿ａｖ)は、電力変換器（エンジン発電の場合はエンジン発電機）と電力変換器を制御する制御装置（エンジン発電の場合はエンジン発電機の制御部）とからなるシステムの離散化モデルＧ（ｚ）へ入力し、次の時間ステップ（所定時間後）に発電（供給）可能な過渡発電（供給）電力（ｙｎ＿ａｖ）を算出する。なお、最大（定常）供給電力や最小（定常）供給電力を離散化モデルＧ（ｚ）へ入力した場合には、過渡最大供給電力電力や過渡最小供給電力が算出される。
【００７６】
このように、離散化モデルＧ(ｚ)に供給可能電力(ｘｎ＿ａｖ)を入力することで、電力変換器やその電力変換器を制御する制御装置の遅れ（応答遅れ等）を考慮して供給電力を算出することができる。
【００７７】
ここで、離散化モデルＧ(ｚ)について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、エンジン発電機や廃熱発電機等の制御部であるコントローラＣ（ｓ）と、プラントＰ（ｓ）としての電力変換器（エンジン発電機や廃熱発電機）からなる制御系の連続モデルである。この制御系においては、発電（供給）指令Ｘ（ｓ）に対し、実際の発電（供給）量Ｙ（ｓ）が追従するように、コントローラＣ（ｓ）がプラントＰ（ｓ）を制御する。この制御系を１つの伝達関数で表現し、さらに、離散化したものが、図１０（ｂ）に示す離散化モデルＧ（ｚ）である。
【００７８】
これにより、配分決定部では、供給可能電力(ｘｎ＿ａｖ)を参照しながら、過度供給電力（ｙｎ＿ａｖ）を考慮して、次の時間ステップ（所定時間後）に供給可能な給電指令量(ｙｎ＿ｃｏｍ)を決定することができる。従って、次の時間ステップで実際に供給可能な電力の範囲内で、最終的な目標となる給電量となるように、給電指令量(ｙｎ＿ｃｏｍ)を逐次更新することが可能になる。
【００７９】
給電指令量(ｙｎ＿ｃｏｍ)は、離散化モデルＧ(ｚ)１０５ｄの逆モデル１／Ｇ（ｓ）に入力され、次の時間ステップで電力変換器へ入力すべき給電指令入力値(ｘｎ＿ｃｏｍ)を算出する。これにより、電力変換器への最終指令値を算出することができる。この指令値(ｘｎ＿ｃｏｍ)は、離散化モデルＧ(ｚ)に入力される。
【００８０】
なお、配分決定部において決定される給電指令量(ｙｎ＿ｃｏｍ)は、例えば、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、時間（ｔ０）の時点で、次の時間ステップ(ｔ１)で供給可能電力(ｘｎ＿ａｖ)のとりうる上下限値(ｘｎ＿ａｖ＿ｕｐ)、(ｘｎ＿ａｖ＿ｌｏｗ)をそれぞれ入力することで、次の時間ステップで発電（供給）可能な電力量の上下限値(ｙｎ＿ａｖ＿ｕｐ)、(ｘｎ＿ａｖ＿ｌｏｗ)が算出できるため、この範囲内で給電指令量(ｙｎ＿ｃｏｍ)が決定されるものである。
【００８１】
すなわち、図１０（ｃ）で示すように、(ｙｎ)は過去の(ｙｎ)、(ｘｎ)と、次の時間ステップで入力される(ｘｎ)で決定するため、この(ｘｎ)に(ｘｎ＿ａｖ＿ｕｐ)をいれると(ｙｎ＿ａｖ＿ｕｐ)が求まり、(ｘｎ＿ａｖ＿ｌｏｗ)を入れると(ｙｎ＿ａｖ＿ｌｏｗ)が求まる。逆に、(ｘｎ)は過去の(ｙｎ)、(ｘｎ)と次の時間ステップで欲しい値(ｙｎ)で決まるため、この(ｙｎ)に(ｙｎ＿ｃｏｍ)を入れることで、次の時間ステップで電力変換器の制御部へ指令すべき値(ｘｎ＿ｃｏｍ)を演算することが出来る。
【００８２】
このように、電力変換器の時定数による発電（供給）遅れを含んで、発電可能な量を推定することにより、実際の発電指令がきても追従可能になり、電源バスのバス電圧降下も防止出来る。
【００８３】
（変形例１）
本実施形態では、図４に示したように、バッテリ残容量に基づいて目標コストを設定するものであるが、図７に示すように、電気負荷必要電力が大きいほど、目標コストが高くなるように設定するようにしてもよい。これにより、電気負荷必要電力が大きいときに目標コストを高めに設定することで、バッテリ電力の減少を抑え、バッテリ上がりを防ぐことができる。
【００８４】
（変形例２）
図９に示した制御系において、図１２（ａ）に示すように、エンジンの出力トルクの応答遅れ要素ＰＥ（ｓ）を組み込むことも可能である。これにより、実際には遅れて出力可能となるトルク情報を利用することができ、この値に基づいて制御するため、発電（供給）時にエンジントルク不足を解消でき、ドラビリが確保出来るようになる。
【００８５】
また、図１２（ｂ）に示すように、プラントＰ（ｓ）の後に応答遅れ要素ＰＥ（ｓ）’を挿入することで、簡易的に対応することも可能である。この場合、図９で示した離散化モデルＧ（ｚ）は、Ｐ（ｓ）とＰＥ（ｓ）’を一つの要素として取り扱う事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態における車両の電気系を示すブロック図である。
【図２】電源制御手段１０５において実行される電力管理処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】配分電力の決定方法を説明するための図である。
【図４】バッテリ１０３の充電要求電力の算出方法を説明するための図である。
【図５】電力供給元α（エンジン発電）の配分電力が過渡最大供給電力を超えている場合における、配分電力の補正方法を説明するための図である。
【図６】電力供給元α（エンジン発電）の配分電力が過渡最小供給電力より小さい場合における、配分電力の補正方法を説明するための図である。
【図７】バッテリ１０３の充電要求電力のその他の算出方法を説明するための図である。
【図８】パワー源とエンジン発電機、及び廃熱発電機との関係を説明するための図である。
【図９】エンジン発電機における制御部の制御系の構成を示す図である。
【図１０】（ａ）は、発電指令Ｘ（ｓ）と実際の発電量Ｙ（ｓ）との連続モデルを示す図であり、（ｂ）は、離散化モデルを示す図であり、（ｃ）は、離散化モデルの入出力の関係を数式で表現したものである。
【図１１】（ａ）は、最大供給電力(ｘ＿ａｖ)の取り得る上限値(ｘｎ＿ａｖ＿ｕｐ)及び下限値(ｘｎ＿ａｖ＿ｌｏｗ)を示す図であり、（ｂ）は、次の時間ステップでの過渡供給電力(ｙ＿ａｖ)の取り得る上限値(ｙｎ＿ａｖ＿ｕｐ)及び下限値(ｙｎ＿ａｖ＿ｌｏｗ)を示す図である。
【図１２】（ａ）は、エンジン１０１の応答性能を模擬するＰＥ(ｓ)をエンジン発電機の制御部の構成に追加した図であり、（ｂ）は、プラントＰ(ｓ)の後にエンジン１０１の応答遅れを遅れ要素ＰＥ’(ｓ)として追加した図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０１・・・エンジン、１０２・・・エンジン発電機、１０３・・・バッテリ、１０４・・・エンジン制御手段、１０５・・・電源制御手段、１０６・・・多重通信線、１０７・・・電流センサ、１０８・・・電源線（電源バス）、１１０ａ〜ｅ・・・負荷制御手段、１１２・・・廃熱発電機、１１３・・・廃熱回生器、１１４・・・温度センサ
【図１】
2006166639.tif 000003
【図２】
2006166639.tif 000004
【図３】
2006166639.tif 000005
【図４】
2006166639.tif 000006
【図５】
2006166639.tif 000007
【図６】
2006166639.tif 000008
【図７】
2006166639.tif 000009
【図８】
2006166639.tif 000010
【図９】
2006166639.tif 000011
【図１０】
2006166639.tif 000012
【図１１】
2006166639.tif 000013
【図１２】
2006166639.tif 000014